Astrónomos detetam possível planeta intacto a orbitar uma anã branca

Astrónomos detetam possível planeta intacto a orbitar uma anã branca

Uma equipa internacional de astrónomos descobriu aquele que pode ser o primeiro planeta intacto a orbitar uma anã branca – o que sobrou de uma estrela semelhante ao Sol. A descoberta foi feita graças ao TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) da NASA e a dados obtidos pelo telescópio espacial Spitzer.

O objeto, denominado WD 1856 b e de tipo Júpiter, em termos de tamanho, é cerca de sete vezes maior que a anã branca WD 1856+534, que orbita a cada 34 horas. A sua orbita é 60 vezes mais rápida que a de Mercúrio em torno do Sol.

“WD 1856 b terá de alguma forma conseguido permanecer intacto estando tão próximo da anã branca,” disse Andrew Vanderburg, professor assistente de astronomia na Universidade de Wisconsin-Madison. “O processo de criação de uma anã branca destrói os planetas próximos, e qualquer objeto que mais tarde se aproxime demasiado é em geral despedaçado pela imensa gravidade da estrela. Ainda não sabemos bem como terá WD 1856 b chegado à sua localização atual sem ter encontrado um destes destinos.”

Foi publicado na Nature um artigo sobre o sistema, com autoria de Vanderburg e incluindo vários coautores. O artigo está agora disponível online.

O TESS monitoriza ao longo de quase um mês, de cada vez, grandes áreas do céu (sectores). Este longo olhar permite que o satélite descubra exoplanetas, captando as mudanças no brilho estelar que ocorrem quando um planeta passa em frente da sua estrela (trânsito).

O satélite localizou WD 1856 b a cerca de 80 anos-luz de distância na constelação do Dragão, do hemisfério norte. Orbita uma anã branca fria e silenciosa com cerca de 18 mil quilómetros de diâmetro, que pode ter até 10 mil milhões de anos e que é membro distante de um sistema estelar triplo.

Quando uma estrela semelhante ao Sol fica sem combustível, o seu tamanho original aumenta centenas a milhares de vezes, formando uma estrela gigante vermelha mais fria. Eventualmente, as suas camadas externas de gás são ejetadas o que a faz perde até 80% da massa. O núcleo quente que sobra torna-se numa anã branca. Durante o processo, quaisquer objetos próximos são tipicamente engolidos e incinerados, o que neste sistema teria acontecido a WD 1856 b na sua órbita atual. Vanderburg e a sua equipa estimam que este possível planeta deverá ter-se formado a uma distância pelo menos 50 vezes maior em relação à sua localização atual.

“Há muito tempo que sabemos que, depois de as anãs brancas se formarem, os pequenos objetos distantes, como asteroides e cometas, podem dispersar-se em direção a estas estrelas. Em geral, são desfeitos pela forte gravidade da anã branca e transformam-se num disco de detritos,” disse Siyi Xu, coautora do estudo e astrónoma assistente do Observatório Internacional Gemini em Hilo, Havai, que é um programa do NOIRLab da National Science Foundation. “É por isso que fiquei tão animada quando Andrew me falou sobre este sistema. Vimos indícios de que os planetas podem também dispersar-se em direção à anã branca, mas esta parece ser a primeira vez que descobrimos um planeta que fez toda a jornada intacto.”

A equipa sugere vários cenários que poderão ter empurrado WD 1856 b para uma trajetória elíptica em torno da anã branca. Esta trajetória ter-se-á tornado mais circular com o tempo, à medida que a gravidade da estrela ia estirando o objeto, criando enormes marés que dissiparam a sua energia orbital.

“O caso mais provável envolve vários outros corpos do tamanho de Júpiter próximos da órbita original de WD 1856 b,” disse Juliette Becker, também coautora, e investigadora em ciências planetárias no Caltech (California Institute of Technology), em Pasadena. “A influência gravitacional de objetos tão grandes poderá facilmente ter permitido a instabilidade necessária para empurrar o planeta em direção à estrela. Mas, neste momento, ainda temos mais teorias do que dados.”

Outros cenários possíveis envolvem a influência gravitacional gradual das duas outras estrelas do sistema, as anãs vermelhas G229-20 A e B, ao longo de milhares de milhões de anos, e a aproximação de uma estrela rebelde perturbando o sistema. A equipa considera que estas e outras explicações são menos prováveis ​​porque exigem condições perfeitamente ajustadas para atingir os mesmos efeitos que os potenciais planetas gigantes companheiros.

Os objetos de tamanho semelhante ao de Júpiter podem ter uma grande diversidade de massas, desde planetas com apenas algumas vezes a massa da Terra a estrelas com milhares de vezes a massa da Terra. Outros são anãs castanhas, que ficam na fronteira entre o planeta e a estrela. Os cientistas recorrem normalmente a observações da velocidade radial para medir a massa de um objeto, o que pode dar pistas sobre a sua composição e natureza. Este método estuda de que modo um objeto em órbita influencia gravitacionalmente a sua estrela e altera a cor da sua luz. Mas, neste caso, a anã branca é tão velha que a sua luz já se tornou muito fraca e sem as características necessárias para que os cientistas pudessem detetar alterações significativas.

Em vez disso, a equipa observou o sistema no infravermelho usando o Spitzer, alguns meses antes do telescópio ser desativado. Se WD 1856 b fosse uma anã castanha ou uma estrela de baixa massa, emitiria o seu próprio brilho infravermelho. Isto significava que o Spitzer iria registar um trânsito mais brilhante do que se o objeto fosse um planeta (que bloquearia a luz em vez de a emitir). Quando os investigadores compararam os dados do Spitzer com as observações de luz visível feitas com o Gran Telescopio Canarias, nas Ilhas Canárias, Espanha, não notaram nenhuma diferença significativa. A combinação destes resultados com a idade da estrela e outras informações sobre o sistema levou-os a concluir que WD 1856 b é provavelmente um planeta com não mais do que 14 vezes o tamanho de Júpiter. Investigações e observações futuras poderão ser capazes de confirmar esta conclusão.

A descoberta de um possível mundo a orbitar de perto uma anã branca levou Lisa Kaltenegger (coautora), Vanderburg e outros a considerar as possíveis implicações no estudo de atmosferas de pequenos mundos rochosos em situações semelhantes. Vamos, por exemplo, supor que um planeta do tamanho da Terra estava localizado dentro da faixa de distâncias orbitais em torno de WD 1856 onde pudesse existir água à sua superfície. Usando simulações, os investigadores mostraram que o futuro Telescópio Espacial James Webb, da NASA, seria capaz de detetar água e dióxido de carbono no hipotético mundo observando apenas cinco trânsitos.

Os resultados destes cálculos, liderados por Kaltenegger e Ryan MacDonald, ambos da Cornell University em Ithaca, Nova Iorque, foram publicados na revista The Astrophysical Journal Letters, e estão disponíveis online.

“O que ainda é mais impressionante é que o Webb poderá detetar combinações de gases indicando potencialmente atividade biológica num tal mundo em apenas 25 trânsitos,” disse Kaltenegger, diretora do Instituto Carl Sagan em Cornell. “WD 1856 b sugere que os planetas podem sobreviver às caóticas histórias das anãs brancas. Nas condições certas, estes mundos poderão manter condições favoráveis ​​para a vida durante mais tempo do que a escala temporal prevista para a Terra. Agora, podemos explorar novas e intrigantes possibilidades para mundos a orbitar estes núcleos estelares mortos.”

Até agora não há evidências a sugerir que existam outros mundos no sistema, mas é possível que haja outros planetas ainda não detetados. Poderão ter órbitas que excedam o tempo que o TESS leva a observar um setor, ou que estejam inclinadas de forma a que os trânsitos não ocorram. A anã branca é tão pequena que a possibilidade de captar trânsitos de planetas mais distantes no sistema é muito baixa.

Fonte da notícia: NASA

Tradução: Teresa Direitinho

NASA Missions Spy First Possible ‘Survivor’ Planet Hugging White Dwarf Star

An international team of astronomers using NASA’s Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) and retired Spitzer Space Telescope has reported what may be the first intact planet found closely orbiting a white dwarf, the dense leftover of a Sun-like star, only 40% larger than Earth.

The Jupiter-size object, called WD 1856 b, is about seven times larger than the white dwarf, named WD 1856+534. It circles this stellar cinder every 34 hours, more than 60 times faster than Mercury orbits our Sun.

“WD 1856 b somehow got very close to its white dwarf and managed to stay in one piece,” said Andrew Vanderburg, an assistant professor of astronomy at the University of Wisconsin-Madison. “The white dwarf creation process destroys nearby planets, and anything that later gets too close is usually torn apart by the star’s immense gravity. We still have many questions about how WD 1856 b arrived at its current location without meeting one of those fates.” […] Read the original article at NASA.